โดย Adam Mann เผยแพร่เมื่อ 30 สิงหาคม 2021 เว็บตรง ไอออนเบริลเลียมอาจช่วยในการตามล่าหาสสารมืดAn artist’s impression of quantum entanglement.ความประทับใจของศิลปินที่มีต่อความพัวพันของควอนตัม นักวิทยาศาสตร์พัวพันกับการเคลื่อนไหวของไอออนเบริลเลียมด้วยการหมุนของพวกเขาเพื่อสร้างผลึกเบริลเลียมที่สามารถตรวจจับสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่อ่อนแออย่างไม่น่าเชื่อ (เครดิตภาพ: Shutterstock)
นักวิจัยได้สร้างผลึกเบริลเลียมที่สามารถตรวจจับสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่อ่อนแออย่างไม่น่าเชื่อ งานวันหนึ่งสามารถใช้ในการตรวจจับอนุภาคสสารมืดสมมุติที่เรียกว่าแกน
นักวิจัยสร้างผลึกควอนตัมของพวกเขาโดยการดักจับอนุภาคเบริลเลียมหรือไอออนที่มีประจุ 150 อนุภาค
โดยใช้ระบบอิเล็กโทรดและสนามแม่เหล็กที่ช่วยเอาชนะการขับไล่ตามธรรมชาติของพวกเขาซึ่งกันและกัน Ana Maria Rey นักฟิสิกส์อะตอมที่ JILA ซึ่งเป็นสถาบันร่วมระหว่างสถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติและมหาวิทยาลัยโคโลราโดโบลเดอร์ บอกกับวิทยาศาสตร์สด
ที่เกี่ยวข้อง: 18 ความลึกลับที่ยังไม่คลี่คลายที่ใหญ่ที่สุดในฟิสิกส์เมื่อเรย์และเพื่อนร่วมงานของเธอติดไอออนด้วยระบบทุ่งนาและขั้วไฟฟ้าอะตอมจะประกอบตัวเองเป็นแผ่นแบนหนาเป็นสองเท่าของเส้นผมของมนุษย์ กลุ่มที่จัดระเบียบนี้คล้ายกับผลึกที่จะสั่นสะเทือนเมื่อถูกรบกวนโดยแรงภายนอก
”เมื่อคุณตื่นเต้นอะตอมพวกเขาจะไม่ย้ายเป็นรายบุคคล”เรย์กล่าวว่า “พวกเขาเคลื่อนไหวโดยรวม”
เมื่อเบริลเลียม “ผลึก” พบสนามแม่เหล็กไฟฟ้ามันเคลื่อนที่ในการตอบสนองและการเคลื่อนไหวนั้นสามารถแปลเป็นการวัดความแข็งแรงของสนามแต่การวัดของระบบเครื่องกลควอนตัมใด ๆ อยู่ภายใต้ข้อ จํากัด ที่กําหนดโดยหลักการความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์กซึ่งระบุว่าคุณสมบัติบางอย่างของอนุภาคเช่นตําแหน่งและโมเมนตัมของมันไม่สามารถรู้พร้อมกันด้วยความแม่นยําสูง
ทีมคิดหาวิธีที่จะหลีกเลี่ยงขีด จํากัด นี้ด้วยการพัวพันซึ่งคุณลักษณะของอนุภาคควอนตัมเชื่อมโยงกันโดยเนื้อแท้
”ด้วยการใช้ความพัวพันเราสามารถรับรู้ถึงสิ่งที่เป็นไปไม่ได้เป็นอย่างอื่น” เรย์กล่าว
ในกรณีนี้เธอและเพื่อนร่วมงานของเธอพัวพันกับการเคลื่อนไหวของเบริลเลียมไอออนด้วยการหมุนของพวกเขา ระบบควอนตัมมีลักษณะคล้ายกับท็อปส์ซูเล็ก ๆ และหมุนอธิบายทิศทางพูดขึ้นหรือลงว่าท็อปส์ซูเหล่านั้นกําลังชี้
เมื่อคริสตัลสั่นสะเทือน มันจะเคลื่อนที่ได้จํานวนหนึ่ง แต่เนื่องจากหลักการความไม่แน่นอนการวัดการกระจัดใด ๆ หรือปริมาณไอออนที่เคลื่อนที่จะขึ้นอยู่กับข้อ จํากัด ความแม่นยําและมีจํานวนมากของสิ่งที่เรียกว่าเสียงควอนตัมเรย์กล่าวว่า
เพื่อวัดการกระจัด “เราต้องการการกระจัดที่ใหญ่กว่าเสียงควอนตัม”
ความพัวพันระหว่างการเคลื่อนไหวของไอออนและสปินของพวกเขากระจายเสียงรบกวนนี้ออกลดและช่วยให้นักวิจัยสามารถวัดความผันผวนเล็ก ๆ ในผลึก พวกเขาทดสอบระบบโดยการส่งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่อ่อนแอผ่านมันและเห็นมันสั่นสะเทือน งานอธิบาย 6 ส.ค. ในวารสารวิทยาศาสตร์
คริสตัลมีความไวมากกว่าการตรวจจับสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้าวัยรุ่นถึง 10 เท่ามากกว่าเซ็นเซอร์ควอนตัมก่อนหน้าถึง 10 เท่า แต่ทีมคิดว่าด้วยไอออนเบริลเลียมมากขึ้นพวกเขาสามารถสร้างเครื่องตรวจจับที่ละเอียดอ่อนยิ่งขึ้นซึ่งสามารถค้นหาแกนได้Axions เป็นอนุภาคสสารมืดที่เสนอด้วยมวลหนึ่งล้านหรือพันล้านของอิเล็กตรอน แกนบางรุ่นแนะนําว่าบางครั้งอาจสามารถแปลงเป็นโฟตอนได้ซึ่งในกรณีนี้จะไม่มืดอีกต่อไปและจะผลิตสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่อ่อนแอ มีแกนใด ๆ ที่จะบินผ่านห้องปฏิบัติการที่มีผลึกเบริลเลียมนี้คริสตัลอาจจะรับการปรากฏตัวของพวกเขา
”ผมคิดว่ามันเป็นผลลัพธ์ที่สวยงามและการทดลองที่น่าประทับใจ” Daniel Carney นักฟิสิกส์ทฤษฎีที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Lawrence Berkeley ในเบิร์กลีย์แคลิฟอร์เนียซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการวิจัยกล่าวกับ Live Science นอกเหนือจากการช่วยในการตามล่าหาสสารมืดแล้วคาร์นีย์ยังเชื่อว่างานสามารถหาการใช้งานได้มากมายเช่นการมองหาสนามแม่เหล็กไฟฟ้าจรจัดจากสายไฟในห้องปฏิบัติการหรือค้นหาข้อบกพร่องในวัสดุฝูงแผ่นดินไหวหินพื้นดินที่ภูเขาไฟ Kilauea ของฮาวาย
โดย Harry Baker เผยแพร่เมื่อ 27 สิงหาคม 2021ทะเลสาบลาวาภายในปล่องภูเขาไฟ Pu’u ‘Ō’ō
ในเขตรอยแยกทางตะวันออกของ Kilauea ในช่วงการปะทุครั้งก่อน (เครดิตภาพ: Shutterstock)
(เปิดในแท็บใหม่)ภูเขาไฟ Kilauea ทําให้นักวิทยาศาสตร์และชาวฮาวายในท้องถิ่นหวาดกลัวในสัปดาห์นี้เมื่อฝูงแผ่นดินไหวมากกว่า 140 ครั้งในเวลาเพียง 12 ชั่วโมงทําให้เจ้าหน้าที่เตือนภัยจากการปะทุที่ใกล้เข้ามา แต่ตอนนี้เสียงก้องสั้น ๆ ของ Kilauea สิ้นสุดลงแล้ว ภูเขาไฟไม่ได้ปะทุและแทบจะไม่ลงทะเบียนแผ่นดินไหวใด ๆ การสํารวจทางธรณีวิทยาของสหรัฐอเมริกา (USGS) รายงานเมื่อวันพฤหัสบดี (26 ส.ค.)อย่างไรก็ตามพลุ่งพล่านของ Kilauea ทําให้นักวิทยาศาสตร์ตกตะลึง ฝูงแผ่นดินไหวเกิดขึ้นระหว่างเวลา 16:30 น.m ตามเวลาท้องถิ่น (22:30 น.m. EDT) วันจันทร์ (23 ส.ค.) และ 4:30 น.m ตามเวลาท้องถิ่น (10:30 น.m. EDT) วันอังคาร (24 ส.ค.) ใต้ภาคใต้ของเทือกเขาคิลาอูอา โดยมีจุดสูงสุดในกิจกรรมประมาณ 1:30.m น. ตามเวลาท้องถิ่น (7:30 น.m EDT) วันพุธ ตามรายงานของ USGS เว็บตรง
